DE2061472A1 - Method and apparatus for maintaining tension on an underwater riser - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufi?ecftterhaiten einer Zugspannung an einem Unterwasser-SteigrohrMethod and device for maintenance tension on an underwater riser pipe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufrechterhalten einer Zugspannung an einem axial hin- und herbewegbaren, langgestreckten, im Wasser untergetauchten Steigrohr sowie eine Spannvorrichtung für ein Steigrohr, das in einem Gewässer verwendet wird,The invention relates to a method for maintaining a tensile stress on an axially reciprocating, elongated riser pipe submerged in water and a clamping device for a riser pipe, that is used in a body of water,

Bohrarbeiten und andere Tätigkeiten am Heeresgrund werden oft von Schiffen oder Schwimmplattformen aus durchgeführt. Derartige Bohrarbeiten, können dui'ch die Verwendung eines Steigrohrs erleichtert werden, das sich von der Plattform bis zu einem Bohrlochkopf erstreckt, der sich am Meeresgrund befindet. Da die Steigrohre eine in bezug auf ihren Trägheitsradius relativ große Länge haben, besitzen sie gegenüber resultierenden Druckkräften, die auf das Rohr ausgeübt werden, nur eine verhältnismäßigDrilling and other activities on the Heeresgrund are often carried out from ships or floating platforms. Such drilling work, you can use it a riser pipe extending from the platform to a wellhead, the is on the ocean floor. Since the riser pipes are relatively long in relation to their radius of gyration, they have against resulting compressive forces that exerted on the pipe, only a proportionate

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geringe Festigkeit. Daher muß dafür gesorgt- werden, aaß beim Bohren in großer Wassertiefe auf das Rohr ein Überschuß an Zugkraft ausgeübt wird. low strength. Therefore, care must be taken to eat when drilling at great depths of water, an excess of tensile force is exerted on the pipe.

Angesichts des vorstehend angegebenen Problems sind bereits verschiedene Einrichtungen entwickelt worden, mit denen die gewünschte resultierende Zugkraft gewährleistet wird. Beispielsweise hat man an der Plattform Einrichtungen zur Kompensation von Hubbewegungen und zum Ausüben einer Zugkraft vorgesehen oder es wurde das obere Ende des Steigrohrs mit einer Kolbenanordnung versehen, die von einer außen befindlichen Druckquelle derart druckbeaufschlagt wird, daß auf das Steigrohr eine konstante aufwärtsgerichtete Kraft wirkt. Solche Einrichtungen arbeiten zwar mit einem erträglich guten Wirkungsgrad, doch sind sie ziemlich kompliziert * erfordern eine häufige Wartung und sind infolge der großen Anzahl von Bestandteilen öfter unerwarteten Störungen unterworfen. Jedes Versagen der Einrichtungen zum Aufrechterhalten der Zugspannung kann dazu führen, daß das Steigrohr unter Druckbeanspruchung ausknickt· Insgesamt sind die erwähnten Einrichtungen relativ aufwendig."In view of the above problem, various devices have already been developed with which the desired resulting tensile force is guaranteed. For example, there are facilities on the platform intended to compensate for lifting movements and to exert a tensile force or it was the upper end of the ascending pipe is provided with a piston arrangement which is so pressurized from an external pressure source is that on the riser a constant upward Force works. Such devices work with tolerably good efficiency, but they are pretty complicated * require frequent maintenance and are more often unexpected due to the large number of components Subject to disturbances. Any failure of the means of maintaining tension can lead to the riser pipe kinks under pressure · All in all, the devices mentioned are relatively complex. "

Beim Bohren von einer Schwimmplattform aus tritt ferner die Schwierigkeit auf, daß die durch den Wellenhub, die Gezeiten und dergleichen verursachten Vertikalbewegung des Schiffes kompensiert werden muß. Dieses Problem kann durch verschiedene Maßnahmen gelöst werden. Beispielsweise hat man eine Gleitverbindung benutzt, die an den Gleitflächen mit Dichtungsmitteln versehen ist. In den derzeit verwendeten Anordnungen dieser Art müssen diese Dichtungsmittel periodisch von Hand ausgewechselt werden, wenn sie so stark abgenutzt sind, daß sie nicht mehr wirksam sind.When drilling from a swimming platform also occurs the difficulty that the vertical movement caused by the wave stroke, the tides and the like of the Ship must be compensated. This problem can be solved by various measures. For example, has a sliding connection is used which is provided with sealing means on the sliding surfaces. In the currently used Arrangements of this type must periodically change these sealants by hand when they are so severe are worn out that they are no longer effective.

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Ein wichtiges Ziel der Erfindung bc?üteht darin, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen mit einfachen Mitteln das zuverlässige Aufrechterhalten einer Zugspannung an einem Unterwasser-Steigrohr zu gewährleisten.An important aim of the invention is to provide Avoiding the disadvantages of the known designs with simple means of reliably maintaining one Ensure tensile stress on an underwater riser pipe.

Ein "Verfahren der eingangs angegebenen Art ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß auf eine untergetauchte fläche im unteren, iü'eil des Steigrohrs ständig eine abwartsgerichtete Kraft ausgeübt wird, indem oberhalb dieser Mäche eine Druckflüssigkeit "vorgesehen v/ίϊά, deren hydrostatischer Druck auf die genannte Fläche wirkt, und daß von einer · oberhalb des Wasserspiegels gelegenen Stelle der Druck in einem von außen zugeführten Druckmittel aufrechterhalten wird, das mit einer anderen untergetauchten Fläche im unteren Teil des Steigrohrs derart beaufschlagt wird, daß auf das Steigrohr eine aufwärtsgerichtete Kraft ausgeübt wird, die stets schwächer ist als die abwärtsgerichtete Kraft.A "method of the type indicated at the outset is according to the invention designed so that on a submerged surface in the lower part of the riser there is always a downward Force is exerted by a hydraulic fluid "provided v / ίϊά, the hydrostatic one above this force Pressure acts on the surface mentioned, and that from a point above the water level is the pressure in an externally supplied pressure medium is maintained, with another submerged surface in the lower Part of the riser pipe is acted upon in such a way that an upward force is exerted on the riser pipe, which is always weaker than the downward force.

Eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen langgestreckten Körper, in dem eine unregelmäßig axial hin- und herbewegbarer unterer Teil des Steigrohrs angerodnet ist und der diesen unteren Teil umgibt, sich von ihm radial erstreckt und zusammen mit dem unteren Teil des Steigrohrs in allen axialen Relativstellungen zwischen dem Körper und dem unteren Teil des Steigrohrs eine dicht verschlossene Ringkammer begrenzt, durch eine Ringkolbenanordnung, die von dem unteren Teil des Steigrohrs zwischen den axialen Enden dieses unteren Teils getragen ist, axial mit dem Steigrohr bewegbar sowie in der Ringkammer angeordnet ist und sich bei einer Axialbewegung des unteren Teils des Steigrohrs axial in der Ringkamnter verschiebt, so daß in der Kammer ein dicht abgeschlossener oberer Raum und ein dicht abgeschlossener unterer Raum vorhanden sind, durch mindestens einen in dem Körper oder in dem unteren Teil des Steigrohrs vorgesehenenA clamping device of the type mentioned is characterized according to the invention by an elongated one Body in which an irregular axially reciprocable lower part of the riser pipe is angerodnet and the surrounds this lower part, extends radially from it and together with the lower part of the riser pipe in all axial relative positions between the body and the lower part of the riser pipe a tightly closed annular chamber limited, by an annular piston assembly, which is from the lower Part of the riser is carried between the axial ends of this lower part, axially movable with the riser and is arranged in the annular chamber and axially in the case of an axial movement of the lower part of the riser pipe Ringkamnter shifts so that in the chamber a tightly sealed upper room and a tightly sealed lower room are provided by at least one in the Body or provided in the lower part of the riser pipe

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Kanal, der eine Verbindung zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle und dem dicht verschlossenen oberen Raum herstellt, und durch eine Druckinittelleitung, die eine Verbindung zwischen dem unteren Raum und einer außen angeordneten Druckmittelquelle herstellt.Channel that connects a source of pressurized fluid and the tightly sealed upper space, and through a pressure center line that connects between the lower space and an externally arranged pressure medium source.

Die hydrostatische Steigrohr-Spannanordnung gemäß der Erfindung bildet eine relativ unkomplizierte, in sich geschlossene Einheit, die in geringem Abstand über der Bohrlochkopf anordnung angeordnet ist und den unteren Teil des Steigrohrs verschiebbar aufnimmt. An dem in der Spannvorrichtung hin- und herbewegbaren Teil des Steigrohrs ist ein Kolben befestigt· Ein oberhalb des Kolbens unter Druck stehendes Druckmittel übt auf die obere Fläche des Kolbens eine Abwärtskraft aus, die gewährleistet, daß auf das Steigrohr die gewünschte resultierende Zugkraft wirkt. Die Anordnung nach der Erfindung erfordert verglichen mit dem Stand der Technik nur wenig Aufwand und ist so einfach, daß keine ständige Überwachung notwendig und die Gefahr eines unerwarteten Ausfalls weit geringer ist als bei den bekannten Spannvorrichtungen. The hydrostatic riser clamping arrangement according to the invention forms a relatively uncomplicated, self-contained one Unit, which is arranged at a small distance above the wellhead assembly and the lower part of the Slidably receives riser pipe. On the part of the riser pipe that can be moved back and forth in the clamping device is a Piston attached · A pressurized fluid above the piston applies pressure to the upper surface of the piston Downward force, which ensures that the desired resulting tensile force acts on the riser. The order according to the invention requires little effort compared with the prior art and is so simple that no permanent Monitoring is necessary and the risk of an unexpected failure is far lower than with the known clamping devices.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß fließfähiges Dichtungsmaterial von außen, z. B. direkt von der Plattform aus, kontinuierlich nachgefüllt werden kann und die untergetauchten Flächen gegenüber anderen Druckwirkungen zu isolieren. Dank dieser Maßnahme ist eine manuelle Erneuerung der Dichtung nicht erforderlich.Another feature of the invention is that flowable sealing material from the outside, e.g. B. directly from the platform can be continuously refilled and the submerged surfaces against other pressure effects to isolate. Thanks to this measure, manual renewal of the seal is not necessary.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Augführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments based on the drawing. It shows:

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ii^:i:.J,.;:!^ »it,ii ^: i: .J,.;:! ^ »it,

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Pig.Pig.

!"ig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Ausführungsform einer Anordnung zum Bohren am Grunde eines ■ . Gewässers von einer voll schwimmfähigen Plattform aus, unter Verwendung einer hydrostatischen Steigrohr-Spannvorriehtung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a schematic view of an embodiment of an arrangement for drilling at the bottom of a ■. Water from a fully buoyant platform, using a hydrostatic Riser clamping device according to the invention,

einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der hydrostatischen Steigrohr-Spannvorriehtung gemäß der Erfindung,a vertical section through an embodiment of the hydrostatic riser clamping device according to the invention,

j einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der hydrostatischen Steigrohr-Spannvorriehtung gemäß der Erfindung,j shows a vertical section through another embodiment the hydrostatic riser clamping device according to the invention,

eine schematisierte Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Zugkraftreglers zur Verwendung mit einer' hydrostatischen Steigrohr-Spannvorriehtung gemäß der Erfindung und .a schematic view, partly in section, of a tension regulator for use with a ' hydrostatic riser clamping device according to the invention and.

einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer hydrostatischen Steigrohr-Spannvorrichtung gemäß der Erfindung.a vertical section through a further embodiment of a hydrostatic riser pipe clamping device according to the invention.

Fig.Fig.

Pig.Pig.

Man erkennt in Pig. 1 eine ζ. Β» vor der Küste liegende Bohrplattform 10, die auf einem Gewässer schwimmt und an dessen Grund verankert ist· Die Plattform 10 besitzt einen zentralen Schacht 12 und einen über diesem aufgestell ten Bohrturm mit Rotary-Bohrmaschinen. Die Bohr- und anderen Arbeiten werden durch ein Steigrohr 16 hindurch durchgeführt, das in dem Schacht 12 angeordnet und auf geeignete Weise, z, B.(nicht gezeigt) mit SiIfe von Seilen oder einem Kardanflansch, an der Plattform 10 befestigt ist.One recognizes in Pig. 1 one ζ. Β »offshore drilling platform 10, which floats on a body of water and is anchored to the bottom. The drilling and other work is carried out through a riser pipe 16 which is arranged in the shaft 12 and fastened to the platform 10 in a suitable manner, for example (not shown) with the aid of ropes or a gimbal flange.

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Das Steigrohr 16 erstreckt sich von dem Schacht 12 abwärts und greift mit seinem unteren Ende verschiebbar und unverlierbar in eine koaxial angeordnete, vertikal langgestreckte Steigrohr-Spannvorrichtung 18 ein. Auf einer am Grund des Gewässers vorhandenen Formation 22, in die ein Loch gebohrt werden soll, ist ein Bohrlochkopf 20 angeordnet. Dieser besitzt mehrere an sich bekannte, übereinander·- gestapelte Abweiser oder Preventer 23. Ein Verbindungsrohr erstreckt sich von dem obersten Preventer 23 zu dem unteren Ende der Spannvorrichtung 18 und ist an seinen Enden lösbar mit den entsprechenden Enden dieser Teile verbunden. Zwischen seinen axialen Enden besitzt das Verbindungsrohr 24 einen an sich bekannten Ausgleicher 26, der eine begrenzte·Querverschwenkung des Steigrohrs 16 und der Spannvorrichtung gegenüber dem ortsfesten Bohrlochkopf 20 gestattet. Diese begrenzte Querschwenkbarkeit ist erwünscht, weil Querströme und Windkräfte die Plattform 10 aus ihrer Normalstellung bewegen können.The riser pipe 16 extends downwardly from the shaft 12 and engages with its lower end in a slidable manner and captive in a coaxially arranged, vertically elongated riser pipe clamping device 18. On a A wellhead 20 is arranged at the bottom of the water body and into which formation 22 is to be drilled. This has several deflectors or preventers 23 which are known per se and are stacked on top of one another. A connecting pipe extends from the uppermost preventer 23 to the lower End of the clamping device 18 and is releasably connected at its ends to the corresponding ends of these parts. Between the connecting pipe 24 has its axial ends compensator 26 known per se, which has a limited transverse pivoting of the riser pipe 16 and the tensioning device relative to the stationary wellhead 20 is permitted. This limited Cross-pivoting is desirable because cross-currents and wind forces move the platform 10 out of its normal position can.

In der vorstehend beschriebenen Ausfühxungsform ist zwischen dem unteren Ende des Steigrohrs 16 und der Spannvorrichtung 18 eine Gleitverbindung vorhanden, so daß die wirksame Länge des Steigrohrs 16, d. h. die Länge seines oberhalb des oberen Endes der Spannvorrichtung 18 befindlichen Teils, verändert werden kann und dadurch eine Kompensation von Vertikalbewegungen der Plattform ermöglicht wird. Derartige Vertikalbewegungen können z. B. durch den Wellenhub und durch die Gezeiten verursacht werden. Die axiale Länge oder der größte Hub der Spannvorrichtung 18 ist daher so gewählt, daß die Plattform zur Kompensation des Wellenhubes und der Gezeiten eine begrenzte Vertikalbewegung von beispielsweise etwa 18 m ausführen kann.In the embodiment described above, there is between the lower end of the riser pipe 16 and the tensioning device 18 there is a sliding connection so that the effective length of the riser pipe 16, i. H. the length of his located above the upper end of the clamping device 18 part, can be changed and thereby a Allows compensation of vertical movements of the platform will. Such vertical movements can, for. B. caused by the wave stroke and the tides. the axial length or the largest stroke of the clamping device 18 is therefore chosen so that the platform for compensation the wave stroke and the tide can perform a limited vertical movement of, for example, about 18 m.

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Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion und die Arbeitsweise der Spannvorrichtung 18. Die übrigen vorstehend erwähnten Elemente sind in der Technik bekannt und brauchen daher nicht näher beschrieben zu worden, außer soweit dies für das Verständnis des Aufbaues der Spannvorrichtung 18 erforderlich ist,The invention relates to the construction and the operation of the tensioner 18. The other elements mentioned above are known in the art and are therefore do not need to be described in more detail, except as far as this is necessary for an understanding of the structure of the clamping device 18 is required

■ *■ *

Im Betrieb ist ein Steigrohr 16 verschiedenen Kräften ausgesetzt,.'£· B* seine» Eigengewicht, Unterwasserströmungen, Schlagkräften* durch die aufwärts im Steigrohr zurückfließende Spülung erzeugten resultierenden Druckkräften, an der Gleitverbindung des Rohrs auftretenden Reibungskräften, infolge der Bewegung der Spülung gegen die Innenwandung des Rohrs an dieser auftretenden Reibungskräften, auf die Plattform 10 wirkenden und an das Steigrohr 16 übertragenen Windkräften, dem Seewasserdruck una dergleichen. Alle vorstehend angegebenen Kräfte können mit einiger Genauigkeit berechnet werden. Hinsichtlich ihrer Einwirkung auf ein Steigrohr 16 und der Berechnung des diesen Kräften ausgesetzten Steigrohrs gehen {jedoch die Meinungen in der Fachwelt sehr weit auseinander. Theoretische Erörterungen im folgenden dienen daher nur zur Erläuterung einer Möglichkeit zur Erfassung der am Steigrohr wirksamen Kräfte, während die Erfindung in der Konstruktion und dem Betriebsverfahren der hydrostatischen Zugspannvorrichtung 18 für das Steigrohr besteht.In operation, a riser pipe is 16 different forces exposed,. '£ · B * its own weight, underwater currents, Impact forces * due to the upward flowing back in the riser pipe Flushing generated resulting compressive forces, frictional forces occurring at the sliding connection of the pipe, as a result of the movement of the mud against the inner wall of the pipe, frictional forces occurring on this, acting on the platform 10 and on the riser pipe 16 transmitted wind forces, the sea water pressure and the like. All of the above forces can be calculated with some accuracy be calculated. With regard to their effect on a riser pipe 16 and the calculation of the forces exposed to these Riser pipe {however, opinions in the professional world differ very widely. Theoretical discussions in the following therefore only serve to explain one way of detecting the forces acting on the riser pipe while the invention in the construction and method of operation of the hydrostatic tensioner 18 for the Riser pipe consists.

Zur Bestimmung der auf das Steigrohr 16 wirkenden Kräfte kann man das Rohr 16 als Säule auffassen, die oben verstiftet sowie abgestützt und unten geschlossen sowie geführt, aber nicht abgestützt ist. Diese Annahme ist gerechtfertigt, weil vorausgesetzt v/erden kann, daß durch die Befestigung des Steigrohrs 16 an der Plattform 10 das obere Ende gegen eine Vertikalbewegung festgelegt ist und daß durch die Gleitverbindung zwischen dem Steigrohr 16To determine the forces acting on the riser pipe 16, the pipe 16 can be understood as a column, the above pinned and supported and closed at the bottom as well is guided but not supported. This assumption is justified because it can be provided that by fastening the riser pipe 16 to the platform 10 the upper end is fixed against vertical movement and that by the sliding connection between the riser pipe 16

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.und der Spannvorrichtung 18 das Steigrohr 16 zwar nicht abgestützt, aber derart geführt ist, daß es keine Querbewegung ausführen kann. Die Annahme, daß das Steigrohr 16 am unteren Ende geschlossen ist,beruht auf der Tatsache, daß die Spülung in dem Steigrohr eine ununterbrochene Säule bildet. ;.and the clamping device 18, the riser pipe 16 is not supported, but is guided in such a way that it cannot perform any transverse movement. The assumption that the riser 16 closed at the bottom is based on the fact that the mud in the riser forms an uninterrupted column. ;

Zur Analyse der wichtigsten konstanten Kräfte am Steigrohr 16 hinsichtlich seines Eigengewichts, das auf das Rohr eine resultierende Zugkraft ausübt, und des Gewichts der in dem Steigrohr 16 enthaltenen Spülung, wodurch in dem Steigrohr 16 eine resultierende Druckkraft erzeugt wird, kann man annehmen, daß der Druck der oberhalb jedes betrachteten Teils des Steigrohrs befindlichen Spülung eine Kraft erzeugt, die vom Inneren des Steigrohrs auswärtsgerichtet ist. Man erkennt, daß insgesamt eine relativ starke resultierende Druckkraft auf das Steigrohr 16 wirkt.To analyze the most important constant forces on the riser 16 with regard to its own weight, which is on the pipe exerts a resultant tensile force, and the weight of the mud contained in the riser pipe 16, whereby in the riser 16 a resulting compressive force is generated, it can be assumed that the pressure of the above Each considered part of the riser located mud generates a force that is generated by the interior of the riser is outward facing. It can be seen that overall there is a relatively strong resulting compressive force on the riser pipe 16 works.

Die derzeit verwendeten Steigrohre sind oft langer als etwa 91 m und haben gewöhnlich einen Durchmesser von 508 mm. Wenn man ein Steigrohr mit einer Länge von 91 m, einem Druchmesser von 508 mm und einem Trägheitsradius von etwa 17»8 mm betrachtet, erkennt man ohne weiteres, daß eine von dem Schlankheitsgrad (K—l/r) des Steigrohrs abhängige Festigkeit desselben gegenüber einer resultierenden Druckspannung praktisch nicht vorhanden ist. Angesichts der vorstehend erörterten, allgemeinen Analyse ist daher die hydrostatische Spannvorrichtung 18 vorgesehen, die gewährleistet, daß die resultierende Spannung in dem Steigrohr 16 keine Druck-, sondern eine Zugspannung ist. Es ist bekannt, daß die Länge des Steigrohrs keinen Einfluß auf seine Festigkeit gegenüber einer resultierenden Zugspannung hat.The risers currently in use are often longer than about 91 m and are usually about 508 mm. If you have a riser pipe with a length of 91 m, a diameter of 508 mm and a radius of gyration viewed from about 17 »8 mm, one recognizes without further ado that one of the slenderness (K-l / r) of the riser pipe dependent strength of the same compared to a resulting Compressive stress is practically non-existent. Therefore, given the general analysis discussed above, the hydrostatic tensioning device 18 is provided, which ensures that the resulting tension in the riser pipe 16 is not a compressive, but a tensile stress. It is known that the length of the riser does not affect it has its strength against a resulting tensile stress.

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Die hydrostatische Steißrohr-Spannvorrichtung 18 (Fig. 2) "besitzt einen mittleren Rohrkörper 28, der einen, größeren Durchmesser hat als das Steigrohr 16, sowie einen öfteren und einen unteren zylindrischen Endteil 30 bzw. 32y die annähernd denselben Durchmesser haben wie der Rohrkörper 28 und an seinem oberen bzw. unteren Ende lösbar befestigt sind. Die Teile 30, 32 sind von je einer zentralen Bohrung 31 bzw. 36 durchsetzt, die denselben Durchmesser hat wie das Steigrohr 16, so daß dieses dicht und verschiebbar in der Spannvorrichtung 18 sitzt. Der Teil 32 ist mit seinem unteren Ende lösbar an dem Verbindungsglied 24 befestigt, so daß die Spannvorrichtung 18 gegen 3ede Vertikalbewegung relativ zu dem Bohrlochkopf 20 festgelegt ist. Der Innendurchmesser des Verbindungsgliedes 24 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Steigrohrs 16.The hydrostatic rump tube clamping device 18 (Fig. 2) ″ has a central tube body 28, which has a larger diameter than the riser pipe 16, and a more frequent and a lower cylindrical end part 30 and 32 y which have approximately the same diameter as the tube body The parts 30, 32 are each penetrated by a central bore 31 and 36, which has the same diameter as the riser pipe 16, so that it sits tightly and displaceably in the clamping device 18 The lower end of the part 32 is releasably attached to the connecting member 24 so that the clamping device 18 is secured against any vertical movement relative to the wellhead 20. The inner diameter of the connecting member 24 is slightly larger than the outer diameter of the riser pipe 16.

im Außenumfang des Steigrohrteils 38 ist zwischen den Enden seines in der Spannvorrichtung 18 hin- und herbewegbaren Bereichs ein ringförmiger Kolben 40 dicht befestigt. Der Außendurchmesser des Kolbens 40 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohrkörpers 28. Mit Hilfe von in Umf angsnuten 44 des Kolbens 40 sitzenden Dichtungen 42 ist der Kolben 40 in dem Rohrkörper 28 dicht und verschiebbar angeordnet.in the outer circumference of the riser part 38 is between the ends of its movable back and forth in the jig 18 Area an annular piston 40 tightly attached. The outside diameter of the piston 40 is substantially equal to the inner diameter of the tubular body 28. With the aid of circumferential grooves 44 of the piston 40 Seals 42, the piston 40 is arranged in a sealed and displaceable manner in the tubular body 28.

Der Steigrohrteil 38 hat mehrere um seinen Umfang verteilte Löcher 46, die mit radial auswärts gerichteten . Kanälen 48 des Kolbens 40 korrespondieren. Die Kanäle 48 enden in Kanälen 50, die ebenfalls in dem Koben 40 ausgebildet sind, sich von den Kanälen 48 aufwärts erstrecken und an ihrem oberen Ende in einen oberen Raum 52 der Spannvorrichtung münden. Der Raum 52 wird von dem Ringraum ge-The riser portion 38 has several around its circumference distributed holes 46 with radially outwardly directed. Channels 48 of the piston 40 correspond. The channels 48 end in channels 50, which are also formed in the piston 40 extend upwardly from the channels 48 and at their upper end into an upper space 52 of the jig flow out. The space 52 is formed by the annulus

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bildet, der oberhalb des Kolbens 40 zwischen dem Außenumfang des Steigrohrteils 38 und dem Innenumfang des Rohrkörpers 28 vorhanden ist. In einer Uinfangsnut 56 am Innenumfang des Teils 30 befindet sich eine Dichtung 54, mibderen Hilfe der ßteigrohrteil 38 dichb und verschiebbar in dem Teil 30 angeordnet und der Raum 52 gegenüber dem Einfluß des Außendruckes isoliert ist.forms, the above the piston 40 between the outer circumference of the riser pipe part 38 and the inner circumference of the Tubular body 28 is present. In a Uinfangsnut 56 am Inner circumference of part 30 is a seal 54, mibderen help of ßteigrohrteil 38 dichb and displaceable arranged in the part 30 and the space 52 opposite is isolated from the influence of external pressure.

Der Steigrohrteil 38 kann außerdem anstatt aus einem einzigen Stück aus einem langgestreckten oberen und einem langgestreckten unteren Stück bestehen. Bei einem derartigen, aus zwei Stücken zusammengesetzten Steigrohrteil 38 ist das untere Stück mit seinem oberen Endteil und das obere Stück mit seinem unteren Endteil in den Kolben 40 eingeschraubt, wobei die einander benachbarten Stirnflächen der Stücke des Steigrohrteils 38 entweder aneinander oder sehr nahe beieinander liegen. Bei einem Abstand zwischen den Stirnflächen der Stücke des Steigrohrteils 38 in dem Kolben 40 sind die Löcher 46 nicht erforderlich, v/eil die Kanäle 48 mit dem Zwischenraum korrespondieren können, so daß die Spülung direkt darin eintreten kann.The riser part 38 can also instead of one single piece consist of an elongated upper and an elongated lower piece. With such a is composed of two pieces riser part 38 the lower piece with its upper end part and the upper piece with its lower end part screwed into the piston 40, wherein the adjacent end faces of the pieces of the riser pipe part 38 either against one another or very lie close to each other. At a distance between the end faces of the pieces of the riser pipe part 38 in the piston 40, the holes 46 are not required, v / eil the channels 48 can correspond with the space so that the Flushing can enter directly into it.

Ein unterer Raum 58 wird in der Spannvorrichtung von dem Ringraum gebildet, der unterhalb des Kolbens 40 zwischen dem Außenumfang des Steigrohrteils 38 und dem Innenumfang des Rohrkörpers 28 vorhanden ist. In diesem unteren Raum wird ein atmosphärischer Druck mit Hilfe eines Druckausgleichschlauches oder -rohres 60 aufrechterhalten, der bzw. das sich von dem Wasserspiegel abwärts erstreckt und mit einem Kanal 62 gekuppelt ist, der durch den Teil 32 in den Raum 58 führt. Gegenüber anderen Druckwirkungen ist der Raum 58 durch eine Dichtung 63 isoliert-, die in einer Umfangsnut 64 am Innenumfang des Teils 32 sitzt und dafür sorgt, daß der Steigrohrteil 38 dicht und verschiebbar in dem Teil 32 angeordnet ist.A lower space 58 is created in the jig of the annular space formed below the piston 40 between the outer circumference of the riser pipe part 38 and the inner circumference of the tubular body 28 is present. In this lower space, an atmospheric pressure is created with the help of a pressure equalization hose or pipe 60 extending downward from the water level and with a channel 62 is coupled through the portion 32 in the Room 58 leads. Compared to other pressure effects is the Space 58 isolated by a seal 63, which is in a circumferential groove 64 sits on the inner circumference of the part 32 and ensures that the riser part 38 is sealed and slidable in the part 32 is arranged.

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Es sind Dichtungshalteringe 66 und 68 vorgesehen, deren Innendxirchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Steigrohrteils 38 ist und die je einen lösbar in eine der Nuten 56 und 64 eingreifenden Teil "besitzen, so daß jede VertikalverSchiebung der Dichtungen •verhindert wird.Seal retaining rings 66 and 68 are provided, the inner diameter of which is essentially the same as the outer diameter of the ascending pipe part 38 and which each have a part "releasably engaging in one of the grooves 56 and 64, so that any vertical displacement of the seals is prevented.

Die zurückkehrende Spülung strömt durch den Bohrlochkopf 20, die Prevent ei· 23, das Verbindungsglied 24, durch die Spannvorrichtung, in der die Spülung aus den Löchern 46 austritt und den oberen Raum 52 der Spannvorrichtung füllt, und durch das Steigrohr 16, aus dem die Spülung in einen geeigneten, von der Plattform 10 gehaltenen Spülungsbehälter eintritt. Infolge des im Steigrohr 16 oberhalb der Spannvorrichtung befindlichen Spülung ist oberhalb des Kolbens 40 ein Druck vorhanden. Wenn daher der Raum 52 vollständig mit Spülung gefüllt ist, wirkt auf die .wirksame Kolbenfläche A, des Steigrohrs 16 eine abwärtsgerichtete, d. h. im Sinne einer Zugspannung wirkende Kraft F, die annähernd durch den Ausdruck IP«?P,, · H,. · A-, bestimmt wird. Dabei ist P,. die Dichte der Spülung, IL· die Länge der Säule der Spülung oberhalb des Bohrlochkopfes 40 und A, die wirksame obere Kolbenfläche des Kolbenkopfes 40.·The returning mud flows through the wellhead 20, the prevent ei · 23, the connecting link 24, through the jig in which the fluid exits holes 46 and the upper space 52 of the jig fills, and through the riser 16, from which the mud enters a suitable, held by the platform 10 mud container. As a result of the riser 16 above the flushing device located above the piston 40 is a pressure. Therefore, if the space 52 is completely is filled with rinse, acts on the effective piston area A, of the riser 16 is a downward direction, i. H. in the sense of a tensile stress acting force F, which is approximately by the expression IP «? P ,, · H ,. · A-, is determined. Included is P ,. the density of the mud, IL · the length of the column of the Mud above the wellhead 40 and A, the effective upper piston surface of the piston head 40. ·

Im unteren Raum 58 wird Atmospharendruck durch den Druckausgleichssc^Hauch 60 aufrechterhalten, der den Raum 58 mit der Atmosphäre verbindet, so daß die auf die untere Kolbenfläche des Kolbens 40 wirkende Druckkraft, die mit A,¹ mal dem atmosphärischen Druck berechnet werden kann, der abwärtsgerichteten Kraft P^. ·EL-A, nur einen vernachlässigbar kleinen Widerstand entgegensetzt. Dabei ist A,¹ gleich der wirksamen unteren Kolbenfläche des Kolbens 40.In the lower space 58 atmospheric pressure is maintained by the Druckausgleichssc ^ touch 60, which connects the space 58 with the atmosphere, so that the pressure force acting on the lower piston surface of the piston 40, the atmospheric pressure can be calculated by A, ¹ times, the downward force P ^. · EL-A, only offers a negligibly small resistance. Here, A, ^{1 is} equal to the effective lower piston area of the piston 40.

Als Beispiel sei die Zugkraft berechnet, die eine Spannvorrichtung 18 mit einem Durchmesser vom 838 mm in einer Tiefe von 121,9 m unter dem Wasserspiegel auf einAs an example, let us calculate the tensile force that a clamping device 18 with a diameter of 838 mm in a depth of 121.9 m below the water level

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Steigrohr 16 ausübt, das einen Außendur chines.« ei- von 508 mm nat, wenn eine Spülung mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,92 g/cnr verwendet wird. Bei den oben angegebenen Werten.erhält man für die auf die obere Fläche des Kolbens 40 wirkende, abwärtsgerichtete Kraft P^«EL ·A^ einen Wert von etwa 8165 kp. Diese von der Zugspannvorrichtung ausgeübte Zugkraft von 8165 kp gewährleistet, daß auf das Steigrohr 16 eine gewünschte resultierende Zugkraft wirkt, wenn alle vorstehend beschriebenen Kräfte berücksichtigt werden.Riser pipe 16 exercises, which has an outer diameter of 508 mm nat if a conditioner with a specific gravity of about 1.92 g / cnr is used. In the case of the above Values. Are obtained for the on the upper surface of the piston 40 acting, downward force P ^ «EL · A ^ has a value of about 8165 kp. This exercised by the tensioning device Tensile force of 8165 kp ensures that a desired resultant tensile force acts on the riser pipe 16, if all forces described above are taken into account.

Mir die Bestimmung der gewünschten wirksamen oberen Kolbenfläche des Kolbens 40 ist zunächst die Zugkraft wichtig, mit der gewährleistet werden kann, daß unter praktisch allen Bedingungen eine resultierende Zugkraft auf das Steigrohr 16 ausgeübt wird. Da Veränderungen der Bedingungen dazu führen können, daß die Zugkraft viel stärker ist als erforderlich, ist es unter derartigen Umständen zweckmäßig, die von der Spannvorrichtung 18 ausgeübte Zugkraft durch eine geeignete Einrichtung zu regeln. Ein geeigneter Regler ist in Fig. 4 mit 70 bezeichnet und umfaßt einen hermetisch dichten Behälter 72, der in dem Druckausgleichsschlauch 60 zwischen dessen Enden angeordnet ist, eine mit dem Behälter 72 in Verbindung stehende Pumpe 74 und eine Pumpsteuerleitung 76, die von der Plattform 10 zur Pumpe 74 führt. Man erkennt, daß der Regler 70 auch mit anderen, nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Zugspannvorrichtung verwendet werden kann.For the determination of the desired effective upper piston area of the piston 40, the tensile force is first of all important, with which it can be ensured that under practically all conditions a resultant tensile force on the riser pipe 16 is exercised. Since changes in conditions can cause the pulling force to be much greater than necessary, it is expedient under such circumstances, the tensile force exerted by the clamping device 18 by a to regulate suitable facility. A suitable regulator is designated 70 in Fig. 4 and comprises a hermetic one sealed container 72, which is arranged in the pressure equalization hose 60 between its ends, one with the container 72 communicating pump 74 and a pump control line 76, which leads from the platform 10 to the pump 74. One recognises, that controller 70 can also be used with others described below Embodiments of the tensioning device can be used.

Wenn die auf den Kolben 40 abwärt«wirkende Kraft aus den vorstehend angegebenen Gründen verringert werden soll, wird im Betrieb des Reglers 70 dem Schlauch 60 am Wasserspeigel ein Druckmittel zugeführt, das durch den Schlauch in den Raum 58 strömt und den Raum 58 vollständig füllt, so daß auf die untere Fläche des Kolbens 40 eine AufwärtR-kraft wirkt, die der auf die obere Fläche des Kolbens abwärtswirkende Kraft entgegenwirkt. Der Wert der auf denWhen the downward force on the piston 40 is off is to be reduced for the reasons given above, the hose 60 on the water level is when the controller 70 is in operation a pressure medium is supplied, which flows through the hose into the space 58 and completely fills the space 58, so that on the lower surface of the piston 40 an upward R-force which counteracts the downward force on the top surface of the piston. The value of the

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Eolben 40 wirkenden Aufwärtskraft ist praktisch immer von dem Druck der Druckmittel säule in dem Schlauch 60 und dem Behälter 72 abhängig. Wenn, der Widerstand gegen die auf den Eolben 4-0 abwärtswirkende Kraft herabgesetzt werden soll· Zieht man mit Hilfe der Pumpe 74 Druckmittel aus dem Raum 58 ,iⁿ den. Behälter γ2 ab, aus dem das Druckmittel gegebenenfalls durch den Schlauch 60 nach oben abgelassen wer- ' den kann. Das aus dem Raum 58 abgezogene Druckmittel kann gegebenenfalls auch unter dem Meeresspiegel in das Wasser abgelassen werden. Man kann auch eine Pumpe» z. B. die Pumpe 74, zur Abgabe von unerwünschtem Druckmittel verwenden, das in den unteren Raum 58 der Spannvorrichtung eingedrungen sein kann.Eolben 40 acting upward force is practically always dependent on the pressure of the pressure medium column in the hose 60 and the container 72. If the resistance to be lowered against the downwardly acting on the force Eolben 4-0 · ⁿ Subtracting 74 pressure medium from the space 58, i with the aid of the pump to. Container γ2 , from which the pressure medium can optionally be drained through the hose 60 upwards. The pressure medium withdrawn from the space 58 can optionally also be drained into the water below sea level. You can also use a pump »z. B. use the pump 74 to discharge unwanted pressure medium that may have penetrated into the lower space 58 of the clamping device.

Der Raum 58 läßt sich auch dadurch mit Druckmittel füllen, daß man über ein geeignetes Absperrorgan 73 eine Verbindung zwischen dem Inneren des Behälters 72 und dem umgebenden Seewasser herstellt. Dieses Absperrorgan wird über eine Steuerleitung 75 gesteuert, die vcn der Plattform Ί0 zu dem Absperrorgan 73 führt. Wenn in einer derartigen Anordnung der Raum 58 mit Druckmittel gefüllt werden soll, wird das Absperrorgan 73 geöffnet und strömt das Seewasser durch den Behälter 72 und schließlich in den Raum 58. Der natürliche Druck des umgebenden Seewassers genügt zum Füllen des Raums 58.The space 58 can also be filled with pressure medium as a result, that one has a connection via a suitable shut-off device 73 between the interior of the container 72 and the surrounding Produces lake water. This shut-off device is controlled via a control line 75, which vcn the platform Ί0 to the Shut-off valve 73 leads. If the space 58 is to be filled with pressure medium in such an arrangement, the shut-off element is 73 opens and the seawater flows through the container 72 and finally into the space 58. The natural one Pressure from the surrounding sea water is sufficient to fill space 58.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer hydrostatischen Steigrohr-Spannvorrichtung 18' gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung ist mit einer Einrichtung zum Nachfüllen von Dichtungsmaterial von der Plattform 10 aus direkt zu den Dichtungsstellen der Zugspannvorrichtung 18' versehen, so daß die Dichtungen nicht manuell erneuert zu werden brauchen. Da die his? dargestellte Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ähnlich ist, werden für ähnliche Teile dieselben, gegebenenfalls apostrophierten Bezugsziffern verwendet.FIG. 3 shows a further embodiment of a hydrostatic riser pipe clamping device 18 'according to FIG Invention. This device is provided with a device for replenishing sealing material from the platform 10 directly to the sealing points of the tensioning device 18 ', so that the seals are not renewed manually will need. Since the his? The embodiment shown is similar to the embodiment shown in FIG. 2, The same, possibly apostrophized reference numbers are used for similar parts.

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Die hydrostatische Steigrohr-Spannvorrichtung 18' besitzt einen mittleren Rohrkörper 28', der einen größeren Durchmesser hat als das Steigrohr 16, und einen oberen sowie einen unteren zylindrischen Endteil 30' bzw. 32', deren Außendurchmesser annähernd gleich dem Durchmesser des Rohrkörpers 28' ist und die an ihrem oberen bz\f. unteren Ende lösbar an dem Rohrkörper 28' befestigt sind. Der Teil 32' ist von einer zentralen Bohrung 36 durchsetzt, die denselben Durchmesser hat wie das Steigrohr 16, so daß das Steigrohr in der Spannvorrichtung 18' ebenso wie in der vorstehend beschriebenen Spannvorrichtung 18 dicht und verschiebbar angeordnet ist.The hydrostatic riser clamping device 18 'has a central tubular body 28' which is a larger one Has diameter than the riser pipe 16, and an upper and a lower cylindrical end portion 30 'and 32', the The outer diameter is approximately equal to the diameter of the tubular body 28 'and that at its upper bz \ f. lower end are releasably attached to the tubular body 28 '. The part 32 'is penetrated by a central bore 36, the same Has the same diameter as the riser pipe 16, so that the riser pipe in the clamping device 18 'as well as in the above described clamping device 18 is arranged tightly and displaceably.

Zum Ausgleich einer Vertikalbewegung der Plattform 10 kann die wirksame Längedes Steigrohrs 16 verändert werden. Zu diesem Zweck ist ein unterer Steigrohrteil 38 in cLei* Zugspannvorrichtung 18' hin- und herbewegbar angeordnet. An dem Außenumfang des Steigidarteils 38 ist zwischen den Enden des in der Zugspannvorrichtung 18' hin- und herbewegbaren Bereich ein ringförmiger Kolben 40' dicht befestigt. Der Außendurchmesser des Kolbens 40' ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohrkörpers 28'. In einer Umfangsnut 44' des Kolbens 40' ist eine aus nachfüllbarem Dichtungsmaterial bestehende Dichtung 80 angeordnet, die bewirkt, daß der Kolben 40' in dem Rohrkörper 28' dicht und verschiebbar angeordnet ist. Ein freies Fließen des Dichtungsmaterials der Dichtung 80 zwischen dem Kolben 40' und dem Rohrkörper 28' wird durch geeignete Haltedichtungen 83 und 85 verhindert, die in Umfangsnuten angeordnet sind, welche sich im Kolben 40' knapp oberhalb bzw. knapp unterhalb der Nut 44* befinden.To compensate for vertical movement of the platform 10, the effective length of the riser pipe 16 can be changed. For this purpose, a lower riser pipe part 38 in cLei * Pulling tensioning device 18 'arranged to be movable to and fro. On the outer circumference of the riser part 38 is between the An annular piston 40 'is tightly fastened to the ends of the region which can be moved back and forth in the tensioning device 18'. The outside diameter of the piston 40 'is essentially equal to the inside diameter of the tubular body 28'. In a The circumferential groove 44 'of the piston 40' is made of refillable Sealing material existing seal 80 arranged, which causes the piston 40 'in the tubular body 28' tight and is arranged displaceably. Free flow of the sealing material of the seal 80 between the piston 40 'and the tubular body 28 'is secured by suitable retaining seals 83 and 85, which are arranged in circumferential grooves, which are located in the piston 40 'just above or just below the groove 44 *.

Ein oberer Bereich des Steigrohrteils 38 ist koaxial von einer Hülse 82 umgeben, die von der oberen Fläche desAn upper region of the riser pipe part 38 is coaxial surrounded by a sleeve 82 extending from the upper surface of the

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Kolbens 40* aufwärts zu einem Kupplungsring 84 reicht und deren Durchmesser zwischen dem des Rohrkörpers 28' und dem des ßteigrohrteils 38 liegt. Die Hülse 82 ist mit ihrem unteren Ende dicht an dem Kolben 40* und mit iHrem oberen Ende lösbar sowie dicht an einem radial auswärtsgerichteten Teil des Kupplungsringes 84 befestigt. Mit Hilfe des Kupplungsringes 84 ist das obere Ende des Steigrohrteils 38 dicht mit dem darüberliegenden Teil des Steigrohrs 16 verbunden. Piston 40 * extends upwards to a coupling ring 84 and whose diameter between that of the tubular body 28 'and the of the ßteigrohrteils 38 is. The lower end of the sleeve 82 is close to the piston 40 * and its upper end The end is detachably and tightly attached to a radially outwardly directed part of the coupling ring 84. With the help of the coupling ring 84 is the upper end of the riser pipe part 38 tightly connected to the overlying part of the riser pipe 16.

Zwischen dem Innendurchmesser der Hülse 82 und dem Außendurchmesser des Steigrohrteils 38 erstreckt sich über die axiale Länge der Hülse 82 ein Leitungsstück für Dichtungsmaterial. Dieses Leitungsstück besteht aus einem Rohr 86, dessen unteres Ende in einem Dichtungsmaterialkanal 88 angeordnet ist, der im Kolben 40' vom unteren Ende des Rohrs 86 bis zu der Hut 44* führt. Das obere Ende des Rohrs 86 ist in einem Kanal 90 angeordnet, der in dem Kupplungsring 84 ausgebildet ist und mit einem biegsamen Schlauch für Dichtungsmaterial in Verbindung steht. Letzterer erstreckt sich von der Plattform 10 über eine solche Länge abwärts, daß das Steigrohr 16 unter der Wirkung des Wellenhubes und dergleichen eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann. Bei dieser Anordnung des Schlauches 92, der Kanäle 90 und 88 und des Rohrstücks 96 wird ein fließfähiges Dichtungsmaterial, z. B. ein geeignetes plastisches Dichtungsmaterial oder dergleichen, zum Nachfüllen der Dichtung 80 direkt der Nut 44' zugeführt, wenn diese Dichtung durch reibungsbedingten Verschleiß und dergleichen Material verloren hat.Between the inner diameter of the sleeve 82 and the outer diameter of the riser pipe part 38 extends over the axial length of the sleeve 82 is a length of conduit for sealing material. This line piece consists of a tube 86, the lower end of which is in a sealing material channel 88 is arranged in the piston 40 'from the lower end of the Pipe 86 leads to the hat 44 *. The upper end of the tube 86 is located in a channel 90 formed in the coupling ring 84 is formed and is in communication with a flexible hose for sealing material. The latter extends from the platform 10 down such a length that the riser 16 under the action of the shaft stroke and the like can perform a reciprocating motion. With this arrangement of the hose 92, the channels 90 and 88 and the pipe section 96 is a flowable sealing material, z. B. a suitable plastic sealing material or the like, for refilling the seal 80 directly Groove 44 'supplied when this seal has lost material due to frictional wear and the like.

Der Endteil 30' der Spannvorrichtung ist von einer zentralen Bohrung 96 durchsetzt, die im wesentlichen denselben Durchmesser hat wie die Hülse 82, so daß diese inThe end portion 30 'of the jig is of a central bore 96 penetrated, which is essentially the same Has diameter like the sleeve 82, so that this in

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der Spannvorrichtung 18 verschiebbar ist. Vorstehend wurde angegeben, daß die Hülse-82 an ihrem oberen Ende fest mit dem Steigrohrteil 38 verbunden ist, so daß sie sich mit diesem Teil hin- und herbewegt.the clamping device 18 is displaceable. It was stated above that the sleeve-82 is firmly attached to its upper end the riser part 38 is connected so that they are with this part moved back and forth.

In der anhand der Spannvorrichtung 18 erläuterten Weise wird die* erforderliche Abwärtskraft durch die Spülung erzeugt, Daher sind für den oberen und den unteren Raum 52' bzw. 58' der Spannvorrichtung Dichtungen erforderlich, damit diese gegenüber unerwünschten Druckeinwirkungen isoliert sind. Aus diesem Grund ist am Irmenumfang des Teils 30' eine Umfangsnut 56' vorgesehen, die eine Dichtung 98 aus nachfüllbarem Material enthält, so daß der Teil 30' dicht und verschiebbar in der Hülse 82 angeordnet ist. Ferner ist am Innenumfang des Teils 32' eine Umfangsnut 64'vorhanden, die eine Dichtung 100 aus nachfüllbarem Material enthält, so daß der Steigrohrteil 38 dicht und verschiebbar in dem Teil 32' angeordnet ist. Von der Plattform 10 führt ein Schlauch 102 für Dichtungsmaterial abwärts, der über einen Dichtungsmaterialkanal 104 in dem Teil 30' mit der Nut 56' in Verbindung steht. Ein weiterer Schlauch 106 für Dichtungsmaterial steht über einen Dichtungsmaterialkanal 108 in dem Endteil 32' mit der Nut 64' in Verbindung. Bei dieser Anordnung mit den Schläuchen 102, 106 und den Kanälen 104, 108 wird ein fließfähiges Dichtungsmaterial, z. B. ein geeignetes plastisches Dichtungsmaterial oder dergleichen, zum Nachfüllen der Dichtungen 98 und 100 direkt den Nuten 56' bzw. 64' zugeführt , wenn diese Dichtungen durch reibungsbedingten Verschleiß und dergleichen Material verloren haben.In the manner explained with reference to the tensioning device 18, the * required downward force is generated by the flush, Therefore, for the upper and lower spaces 52 'and 58' The clamping device requires seals so that they are isolated from undesirable pressure effects. the end for this reason there is a circumferential groove on the circumference of the part 30 ' 56 'is provided which contains a seal 98 of refillable material so that the part 30' is sealed and slidable is arranged in the sleeve 82. Furthermore, on the inner circumference of the part 32 'there is a circumferential groove 64' which forms a seal 100 made of refillable material, so that the riser part 38 is arranged tightly and displaceably in the part 32 ' is. From the platform 10 a hose 102 for sealing material leads downwards, which via a sealing material channel 104 in the part 30 'with the groove 56' in connection stands. Another hose 106 for sealing material stands over a sealing material channel 108 in the end part 32 'with the groove 64' in connection. In this arrangement with the tubes 102, 106 and the channels 104, 108 is a flowable sealing material, e.g. B. a suitable plastic Sealing material or the like, for refilling the seals 98 and 100 fed directly to the grooves 56 'and 64', respectively when these seals have lost material due to frictional wear and the like.

Andere in Fig. 3 gezeigte und vorstehend nicht beschriebene Teile entsprechen in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise den in Fig.2 mit denselben Bezugszeichen bezeichneten und anhand der Fig. 2 beschriebenen Teilen.Other parts shown in FIG. 3 and not described above correspond in their structure and mode of operation the parts denoted by the same reference numerals in FIG. 2 and described with reference to FIG.

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Fig. 5 zeigt eine .weitere Ausführungsform der .· Erfindung mit einer hydrostatischen Steigrohr-Spannvorrichtung 18"· In dieser Spannvorrichtung wird der Druck des darüberliegenden Wassers dazu verwendet, in dem Steigrohr 16 eine resultierende Zugspannung zu erzeugen. Da die hifl? . gezeigte ^usführungsform der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ähnelt, werden für gleiche Elemente dieselben Bezugsziffern.und für ähnliche Elemente dieselben, jedoch doppelt apostrophierten Bezugsziffern (") verwendet.FIG. 5 shows a further embodiment of the. Invention with a hydrostatic riser clamping device 18 "· In this jig, the pressure of the water above is used in the riser pipe 16 to generate a resulting tensile stress. As the hifl? . The embodiment shown in FIG. 2 of the embodiment shown similar, the same reference numerals are used for the same elements and the same for similar elements, however double apostrophized reference numbers (") are used.

Die vorstehende Beschreibung der Elemente der Spannvorrichtung 18 gilt auch für die gleichen und ähnlichen Elemente der Spannvorrichtung 18", bis auf den Unterschied, daß die Spannvorrichtung 18 unter der Wirkung des Druckes der darüber befindlichen Spülung gewährleistet, daß das Steigrohr 16 einer resuliterenden Zugkraft ausgesetzt ist, während die Spannvorrichtung 18" diese resultierende Zugkraft infolge der Wirkung des Druckes des oberhalb des Kolbens befindlichen Wassers sicherstellt. Infolgedessen bestitzt die Spannvorrichtung 13" keine Kanäle, die vom Innenumfang des Steigrohrteils 38 zum oberen Raum 52" der Spannvorrichtung führen, sondern mehrere Axialbohrungen 110, die in der Umfangsrichtung um den oberen Endteil 30" herum angeordnet sind und diesen durchsetzen. Durch die Bohrungen 110 steht der Kaum 52" mit dem darüber befindlichen Umgebunswasser in Verbindung, so daß sich der Kaum 52" vollständig mit Wasser füllt und auf die wirksame Kolbenfläche A," des Steigrohrs 16 eine Abwärtskraft F" wirkt, die eine Zugspannung erzeugt und annähernd durch den Ausdruck The above description of the elements of the tensioning device 18 also applies to the same and similar elements of the clamping device 18 ", except for the difference that the clamping device 18 is under the action of the pressure of the above Located flush ensures that the riser 16 a resuliterenden tensile force is exposed while the tensioning device 18 "this resulting tensile force as a result of the effect the pressure of the water above the piston ensures. As a result, the clamping device has 13 " no channels from the inner circumference of the riser part 38 to lead upper space 52 "of the clamping device, but several axial bores 110, which in the circumferential direction around the upper End part 30 "are arranged around and pass through. Through the holes 110, the barely 52 "is in connection with the surrounding water above, so that the barely 52" is completely filled with water and on the effective piston area A, "of the riser pipe 16, a downward force F" acts, which creates a tensile stress and is approximated by the expression

F^ P₁ "-H₁ "«A,"F ^ P ₁ "-H ₁ "«A,"

bestimmt wird. Dabei ist P^." die Dichte des umgebenden Wassers, H₁" die Tiefe des Kolbens 40" unter dem Wasserspiegel undis determined. Where P ^. "Is the density of the surrounding water, H ₁ " is the depth of the piston 40 "below the water level and

A-," die wirksame obere Kolbenfläche des Kolbens 40". 0 A-, " the effective piston top area of piston 40". 0

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In der unteren Kammer 58 wird ständig Atmosphärendruck oder in der anhand der Spannvorrichtung 18 beschriebenen Weise ein veränderlicher Druck aufrechterhalten.In the lower chamber 58 there is always atmospheric pressure or maintain a variable pressure in the manner described with reference to the tensioning device 18.

Da das Wasser im allgemeinen eine geringere Dichte hat als die Spülung, muß die obere Fläche des Kolbens 40" proportional größer sein als die obere Fläche des Kolbens 40, damit unter gegebenen Bedingungen dieselbe Zugkraft erzeugt wird. Der Kolben 40" hat daher im allgemeinen- einen größeren Durchmesser als der Kolben 40. Infolgedessen müssen auch der Rohrkörper 28" und die Endteile 30" und 32" im Durchmesser größer sein als die entsprechenden Elemente der Spannvorrichtung 18. Ferner sei darauf hingewiesen, daß vorstehend, die Spannvorrichtung 18" als Abänderung der Spannvorrichtung 18 beschrieben wurde, man die Spannvorrichtung 18" aber auch dadurch erhalten kann, daß man die Zugspannvorrichtung 18' ähnlich wie vorstehend beschrieben abändert.Since the water is generally of a lower density than the mud, the upper surface of the piston 40 " be proportionally larger than the upper surface of the piston 40, so that under given conditions the same pulling force is produced. The piston 40 ″ therefore generally has a larger diameter than the piston 40. As a result, must also the tubular body 28 "and the end portions 30" and 32 "may be larger in diameter than the corresponding elements of FIG Clamping device 18. It should also be noted that above, the tensioning device 18 ″ was described as a modification of the tensioning device 18, one the tensioning device 18 "can also be obtained by modifying the tensioning device 18 'in a manner similar to that described above.

Außerdem ist zu beachten, daß der Steigrohrteil 38¹' nicht wie in den zuvor beschriebenen Spannvorrichtungen 18 und 18' aus einem Stück, sondern aus einem langgestreckten oberen und einem langgestreckten unteren Stück besteht. Bei der Verwendung eines derartigen zweistückigen Steigrohrteils 38" werden der obere Endteil des unteren Stückes und der untere Endteil des oberen Stückes in den Kolben 40" eingeschraubt, wobei die einander benachbarten Stirnflächen dieser Stücke im Abstand voneinander angeordnet sind. Wie bereits angegeben wurde, kann zusammen mit den Spannvorrichtungen 18 und 18' anstatt des im Zusammenhang damit beschriebenen Steigrohrteils 38 auch der Steigrohrteil 38" verwendet werden.It should also be noted that the riser pipe part 38 ¹ 'does not consist of one piece, as in the previously described clamping devices 18 and 18', but of an elongated upper and an elongated lower piece. When using such a two-piece riser pipe part 38 ″, the upper end part of the lower piece and the lower end part of the upper piece are screwed into the piston 40 ″, the adjacent end faces of these pieces being arranged at a distance from one another. As has already been indicated, instead of the riser pipe part 38 described in connection therewith, the riser pipe part 38 ″ can also be used together with the clamping devices 18 and 18 '.

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Die vorstehende Beschreibung betrifft eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung für Uhterwasserbolirarbeiten. Man kann diese Spannvorrichtung aber auch bei anderen Unterwasserarbeiten verwenden, bei denen in einem langen untergetauchten Bohrstrang eine resultierende Zugkraft aufrechterhalten werden soll. Daher gilt der Ausdruck Steigrohr nicht nur für derartige in Bohranlagen verwendete Rohre, sondern auch, für ein - hin- und hergehendes oberes Eohr in einer anderen ühterviasservorrichtung. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einer Anlage der in der USA-Patentschrift 3 4-72 OJ2 beschriebenen Art verwendet werden, die zur Förderung aus Bohrlöchern vor der Meeresküste und zur Lagerung des geförderten Erdöls dient, und zwar zusammen mit dem oberen Eohr dieser Anlage, wenn dieses Eohr axial hin- und herbewegbar ist.The above description relates to a tensioning device according to the invention for Uhterwasserbolirarbeiten. Man this jig can also be used for other underwater work where a resultant pulling force is maintained in a long submerged drill string shall be. Therefore, the term riser pipe applies not only to such pipes used in drilling rigs, but also, for a reciprocating upper ear in one other overhead device. For example, the inventive Clamping device are used in a system of the type described in U.S. Patent 3 4-72 OJ2, which is used for the production from wells off the sea coast and for the storage of the oil produced, namely together with the upper Eohr of this plant, if this Eohr is axially reciprocable.

Durch die Anwendung des Erfindungsgedarikens lassen sich die vorstehend angegebenen Effekte auch mit Ausführungen erzielen, die gegenüber den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen baulich abgeändert sind. Beispielsweise können iPeile, von denen vorstehend angegeben ist, daß sie lösbar befestigt sind, oft auch dauerhaft befestigt werden, ohne daß dies auf die mit der bevorzugten Ausführungsform erzielten Ergebnisse eine nachteilige Wirkung hat. Man kann auf der Plattform 10 eine Pumpe vorsehen, die mit dem Druckausgleichsschlauch 60 verbunden wird, wenn in dem unteren Baum 58. der Spannvorrichtung ein anderer als Atmosphärendruck erwünscht ist. Man kann anstatt von einer Schwimmplattform 10 auch von einer ortsfesten Plattform aus bohren. In diesem Jail braucht der Hub der Spannvorrichtung nur so lang zu sein, daß Bodenverschiebungen, starke Ströme, Tempera turschwankungen und dergleichen ausgeglichen werden können. Da die Spannvorrichtung 18" für das darüber befindliche Umgebungswasser offen ist, kann man die Dichtung 54- gegebenenfalls weglassen·Let by applying the inventive concept the effects specified above are also reflected in the statements achieve which are structurally modified compared to the preferred embodiments described. For example can iPeile, of which it is indicated above that they are releasably attached, often also permanently attached, without this affecting the with the preferred embodiment has an adverse effect on the results obtained. A pump can be provided on the platform 10 with the pressure equalization hose 60 is connected when a pressure other than atmospheric pressure in the lower tree 58 of the clamping device is desirable. Instead of drilling from a swimming platform 10, it is also possible to drill from a stationary platform. In this jail the lift of the jig needs only so to be long that ground shifts, strong currents, temperature fluctuations and the like can be compensated for. Since the tensioning device 18 ″ is open to the surrounding water located above it, the seal 54 - if necessary omitting·

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"²⁰" 206U72" ²⁰ " 206U72

Die Erfindung ist daher nicht auf die vorstehenden Angaben hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebsverfahrens von Ausführungsbeispielen eingeschränkt.The invention is therefore not limited to the above information with regard to the structure and the operating method of exemplary embodiments restricted.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlieh sein.All features and advantages of the invention which emerge from the claims, the description and the drawing including structural details, spatial arrangements and procedural steps can be used both for themselves as well as in any combination essential to the invention.

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Claims (17)

206H72 Patentansprüche206H72 claims 1. Verfahren zum Aufrechterhalten einer Zugspannung an einem axial hin- und herbewegbaren, langgestreckten, im Wasser untergetauchten Steigrohr, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine untergetauchte Fläche im unteren Teil des Steigrohrs ständig eine abwärtsgerichtete Kraft ausgeübt wird, indem oberhalb dieser Fläche eine Druckflüssigkeit vorgesehen wird, deren hydrostatischer Druck auf die genannte Fläche wirkt, und daß von einer oberhalb des Wasserspiegels gelegenen Stelle der Druck in einem von außen zugeführten .Druckmittel aufrechterhalten wird, mit dem eine andere untergetauchte Fläche des Steigrohrs derart beaufschlagt wird, daß auf das Steigrohr eine aufwärtsgerichtete Kraft ausgeübt wird, die stets schwächer ist als die. abwärtsgerichtete Kraft,1. A method of maintaining tension on an axially reciprocable elongate in water Submerged riser pipe, characterized in that on a submerged surface in the lower part of the riser pipe a downward force is constantly exerted by A hydraulic fluid is provided above this surface, the hydrostatic pressure of which acts on the surface mentioned acts, and that from a point located above the water level, the pressure in an externally supplied .Druckmittel is maintained, with which another submerged surface of the riser is acted upon in such a way that an upward force is exerted on the riser which is always weaker than that. downward force, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte untergetauchte Fläche durch eine Abdichtung gegenüber anderen Druckwirkungen als der Druckwirkung des Druckmittels isoliert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the the former submerged surface by a seal against other pressure effects than the pressure effect of the Pressure medium is isolated. 3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere untergetauchte Fläche durch eine Abdichtung gegenüber anderen Druckwirkungen ä.s der Druckwirkung des von außen . zugeführten Druckmittels isoliert ist,3 · The method according to claim 2, characterized in that the other submerged surface by sealing against other pressure effects such as the pressure effect of the outside . supplied pressure medium is isolated, 4. Verfahren nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß von einer außen angeordneten Dichtungcmaterialquelle kontinuierlich ein fließfähiges Dichtungsmaterial zugeführt bzw. nachgefüllt wird, um die untergetauchten Flächen gegenüber anderen Druckwirkungen zuisolieren.4. The method according to claim 3? characterized in that of A flowable sealing material is continuously fed to or from an externally arranged sealing material source. is refilled to face the submerged surfaces to isolate other pressure effects. 109825/H70109825 / H70 -U-- 206H72-U-- 206H72 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, " daß die Druckflüssigkeit die in desi Steigrohr fließende) Spülung ist.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that " that the hydraulic fluid flows in the desi riser pipe) Flushing is. 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit des die erstgenannte untergetauchte Fläche umgebende Wasser ist.6. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that the pressure fluid is the water surrounding the former submerged surface. 7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem von außen zugeführten Druckmittel im wesentlichen der Atmosphärendruck ist.7. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that the pressure in the pressure medium supplied from the outside is essentially atmospheric pressure. 8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das.von außen zugeführte Druckmittel eine Druckflüssigkeit ist.8. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that the pressure medium supplied from the outside is a pressure fluid is. 9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufrechterhalten des Druckes wahlweise eine Druckflüssigkeit oder ein Gas verwendet wird.9. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that either a pressure fluid or a gas is used to maintain the pressure. 10. Spannvorrichtung für ein Steigrohr, das in einem Wasserkörper verwendet wird, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Körper (28; 28¹, 28")» in dem ein unregelmäßig axial hin- und herbewegbarer unterer Teil (38; 38', 38") des Steigrohrs (16) angeordnet ist und der diesen unteren Teil umgibt, sich von ihm radial erstreckt und zusammen mit dem unteren Teil des Steigrohrs in allen axialen Relativstellungen zwischen dem Körper (28; 28¹, 28") und dem unteren Teil (38; 38',38") des Steigrohrs eine dicht verschlossene Ringkammer (52, 58, 52', 58', 52", 58") begrenzt, durch eine Ringkolbenanordnung (40; 4O')_f die von dem unteren Teil (38; 38'; 38") des Steigrohrs zwischen den Enden dieses unteren Teils getragen ist, axial mit dem Steigrohr bewegbar sowie in der Ringkammer angeordnet ist und sich bei einer10. Clamping device for a riser pipe that is used in a body of water, characterized by an elongated body (28; 28 ¹ , 28 ")» in which an irregular axially reciprocable lower part (38; 38 ', 38 ") of the Riser pipe (16) is arranged and which surrounds this lower part, extends radially from it and together with the lower part of the riser pipe in all axial relative positions between the body (28; 28 ¹ , 28 ") and the lower part (38; 38 ', 38 ") of the riser pipe a tightly closed annular chamber (52, 58, 52', 58 ', 52", 58 ") delimited by an annular piston arrangement (40; 40') _f which is from the lower part (38; 38 '; 38 ") of the riser pipe is carried between the ends of this lower part, is axially movable with the riser pipe and is arranged in the annular chamber and located at a 109825/1470109825/1470 Axialbewegung des unteren Teils (38; 38' , 38") des Steigrohrs .axial in der Ringkommer verschiebt, so daß in der Ringkaramer ein dicht verschlossener oberer Raum (52, 52' , 52") und ein dicht verschlossener unterer Raum (5Ö; 58'» 58") vorhanden sind, durch mindestens einen in dem Körper (28; 28', 28") oder in dem unteren Teil (38; 38', 38") des Steigrohrs vorgesehenen Kanal (4-6; 110), der eine Verbindung zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle und dem dicht verschlossenen oberen Raum (52; 52', 52") herstellt, und durch eine Druckmittelleitung (60), die eine Verbindung zwischen dem unteren Raum (58; 58', 58") und einer außen angeordneten Druckmittelquelle herstellt.Axial movement of the lower part (38; 38 ', 38 ") of the riser pipe .axially displaces in the Ringkommer, so that in the Ringkaramer a tightly closed upper space (52, 52', 52") and a tightly closed lower space (5Ö; 58 '»58") are present through at least one channel (4-6; 110) provided in the body (28; 28', 28 ") or in the lower part (38; 38 ', 38") of the riser pipe, which establishes a connection between a pressure fluid source and the tightly closed upper space (52; 52 ', 52 "), and through a pressure medium line (60) which connects between the lower space (58; 58', 58") and an outside arranged pressure medium source produces. 11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle im Inneren des unteren Teils (38; 38') des Steigrohrs angeordnet ist.11. Clamping device according to claim 10, characterized in that that the pressure fluid source is arranged in the interior of the lower part (38; 38 ') of the riser pipe. 12. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle das Gewässer ist, in der die Zugspannvorrichtung (18") angeordnet ist.12. Clamping device according to claim 10, characterized in that the pressure fluid source is the body of water in which the tensioning device (18 ") is arranged. 13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens einen Kanal (88, 90), der eine Verbindung zwischen dem Innenumfang des Körpers (28') und einer anderen Druclanittelleitung (86, 92) herstellt, die mit einer außen angeordneten Dichtungsmaterialquelle in Verbindung steht.13. Clamping device according to one of claims 10 to 12, characterized by at least one channel (88, 90), the a connection between the inner circumference of the body (28 ') and another pressure medium conduit (86,92) connected to an externally located source of sealing material communicates. 14·. Spannvorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmaterialquelle oberhalb des Speigels des Wasserkörpers angeordnet ist.14 ·. Clamping device according to claim 13 »characterized in that that the sealing material source is arranged above the level of the body of water. 1 09825/ U701 09825 / U70 15. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die außen angeordnete Druckmittelquelle die Atmosphäre ist. ■15. Clamping device according to claim 10, characterized in that that the pressure medium source arranged outside is the atmosphere. ■ 16. Spannvorrichtung wenigstens nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen dicht verschlossenen Behälter (72), der außerhalb des dichrb verschlossenen unteren Raums (58) in der Druckmittelleituug (60) angeordnet und dessen Fassungsvermögen mindestens annähernd ebensogroß ist wie das des dicht verschlossenen unteren Raums (58), und durch eine doppeltwirkende Pump einrichtung (74·)» die zwischen dem dicht verschlossenen Behälter (72) und dem dicht verschlossenen unteren Raum (58) in der Druckmittelleitung (60) angeordnet ist.16. Clamping device at least according to claim 10, characterized by a tightly closed container (72), the outside the dichroic sealed lower space (58) in the pressure medium fluid (60) and its capacity is at least approximately as large as that of the tightly closed lower space (58), and by a double-acting pump device (74 ·) »between the tightly closed Container (72) and the tightly closed lower space (58) in the pressure medium line (60) is arranged. 17. Spannvorrichtung wenigstens nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine wahlweise betätigbare Absaugpumpeinrichtung (7^;+)» die zum Absaugen von Druckmittel aus dem dicht verschlossenen unteren Raum (58) mit diesem in Verbindung steht.17. Clamping device at least according to claim 10, characterized by an optionally actuatable suction pump device (7 ^; +) »which is connected to the sealed lower space (58) for sucking off pressure medium. 109825/ 1109825/1